Азотисті основи створюють водневі зв’язки, які дозволяють їм з’єднуватися зі своїм партнером. У ДНК це G до C і A до T. У РНК U займає місце T. Зв’язки достатньо міцні, щоб утримувати подвійний ланцюг ДНК разом, але достатньо слабкі, щоб ферменти могли легко роз’єднати ланцюг, коли прийшов час зробити копія.

Водневий зв’язок (Н-зв’язок) зв’язує азотисті основи між двома ланцюгами ДНК.. Між А і Т є два Н-зв’язки; три Н-зв'язки між G і C.

Азотисті основи з’єднані одна з одною за допомогою слабкі водневі зв'язки. Пурини з'єднані з пірамідинами. Аденін з'єднується з тиміном трьома водневими зв'язками, тоді як гуанін з'єднується з цитоцином двома водневими зв'язками. Ці зв'язки сприяють м'якому повороту.

Будь-яка молекула, яка має атом водню, приєднаний безпосередньо до кисню або азоту, здатна утворювати водневий зв’язок. Водневі зв’язки також виникають, коли водень зв’язується з фтором, але група HF не з’являється в інших молекулах.

Базова пара Дві нитки утримуються разом водневими зв’язками між парами основ: аденін у парах з тиміном, а цитозин у парах з гуаніном.

Пара основ аденін-тимін утримується разом 2 водневі зв'язки тоді як пара основ гуанін-цитозин утримується разом трьома водневими зв’язками.